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疾病与突变之间的联系是在40年代晚期被一个肯尼亚血统的牛津研究生安东尼·阿利森(AnthonyAllison)第一个注意到的。他怀疑一种在非洲流行的名叫镰刀型贫血症的疾病发病频率也许和疟疾是否普遍有关。镰刀型贫血症的突变导致血红细胞在无氧的时候缩成一个扁镰刀形,这对于那些带有两份拷贝的人是致命的,但是对于那些只有一份的人危害并不太重。但是,那些有一份突变的人对疟疾的抵抗力很强。阿利森检验了住在疟疾高发区的非洲人的血样,发现那些带有镰刀型贫血症突变的人带有疟原虫的可能性比其他人小得多。镰刀型贫血症突变在西非一些疟疾肆虐的地方尤其普遍,在非洲裔美国人里也很普遍,这些非洲裔美国人的祖先有些是坐着贩卖奴隶的船从非洲西部来到美国的。镰刀型贫血症是现在的人类为了过去的疟疾抵抗力而付出的代价。其他形式的贫血症,例如在地中海与东南亚一些地区比较普遍的地中海贫血症,看上去对疟疾也有同样的抵抗作用,这就能解释为什么它在曾经的疟疾高发区比较普遍了。
在这一点上,血红蛋白基因——镰刀型贫血症的突变就是这个基因上一个字母的改变——并不特殊。有一位科学家说它只是疟疾的基因防线的冰山一角,这样的基因可能多达12个,不同形式对疟疾有不同的抵抗力。在这一点上,疟疾也没有什么特殊的。起码有两个基因的不同形式对肺结核有不同的抵抗力,包括编码维生素D受体的基因,这个基因与人们对于骨质疏松症的不同的抵抗力也有关系。牛津大学的阿德里安·希尔(AdrianHill)写道:“很自然地,我们忍不住要说,在很近的过去,自然对于肺结核抵抗力的选择,也许增加了对于骨质疏松症缺少抵抗能力的基因。”
在那同时,人们新发现了一个类似的关系,就是囊性纤维增生这个遗传病与传染性伤寒这个遗传病之间的关系。七号染色体上CFTR基因的一种形式会引起囊性纤维增生,这是一种很危险的肺与肠道的病变。但是同时CFTR基因的这种形式又能够保护人体免受伤寒——一种由沙门氏菌引起的肠道疾病——的危害。带有一份CFTR基因的这种形式的人会得囊性纤维增生,但是他们对伤寒带来的高烧和让人虚弱的痢疾几乎是免疫的。伤寒需要CFTR基因的正常形式,才能够侵入它瞄准了的细胞;被改变了的形式缺了三个DNA字母,伤寒就达不到目的了。因为伤寒杀掉了那些带有其他形式的CFTR基因的人,它就给这种有了改变的形式施加了压力,促使了它们的蔓延。但是,因为带有两份这种改变了的CFTR基因的人能活下来就不错了,这种形式也就从来不会太普遍。就这样,一个基因的少见又恶毒的形式,因为另外一个疾病的原因,被保留下来了。
大约每五个人里就有一个由遗传因素决定不能把ABO血型蛋白质的水溶形式释放到唾液与其他体液中去。这些“不分泌者”更容易得一些疾病,包括脑膜炎、酵母菌感染和重复发生的尿道感染。但是他们得流感或是受呼吸道合体细胞病毒影响的可能性又比一般人低。不管你往哪儿看,基因多样性背后的原因好像都与传染病有关。
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第九号染色体疾病(3)
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对这个话题我们只是蜻蜓点水。在过去给我们的祖先带来过极大痛苦的那些大规模的传染病——瘟疫、麻疹、天花、斑疹伤寒、流感、梅毒、伤寒、水痘,等等——把它们的痕迹留在了我们的基因里。赋予了我们抗病能力的突变繁盛起来,但是抗病能力常常是要付出代价才能换来的,代价有的很高昂(镰刀型贫血症),有的只在理论上存在(不能接受错误血型的输血)。
实际上,直到最近,医生们仍然习惯于低估传染病的重要性。很多被普遍认为是由环境因素、职业因素、饮食习惯及偶然因素而造成的疾病,现在开始被认为是由一些人们不太了解的细菌和病毒的长期感染而造成的。胃溃疡是最精彩的一个例子。好几个医药公司因为发明了旨在对抗胃溃疡症状的新药而发了大财,但实际上只有抗生素才是惟一需要的药物。胃溃疡不是因为油腻食物、心理压力或是运气不好而造成的,它是由名叫Helicobactorpylori的螺旋菌引起的,这种细菌通常是在儿童时期就进入了人体。与此类似,现在有数据明显显示在心脏病与疱疹病毒之间可能有某种联系,各种形式的关节炎与各种病毒有关,甚至在精神分裂症或者抑郁症与一种少见的主要感染马和猫的脑病毒(称为伯尔诺脑病)之间也有关系。这些联系里,有一些或许会被发现是错的,有些可能是有病之后才引来的病毒与细菌,而不是病毒与细菌引来了病。但是,一个已经被证明了的事实是,人们在对诸如心脏病的各种疾病的遗传而来的抵抗能力上差异很大。也许基因上的不同也与对于细菌、病毒感染的抵抗力有关。
从某种意义上说,基因组就是一份我们过去的病史的书面记录,是每一个民族每一个种族的医学圣经。美洲印第安人中O型血那么多,也许反映的是这样一个事实:霍乱与其他形式的腹泻通常是在人口密集和卫生状况差的地方出现的,而在西半球新近才有人居住的新大陆上这些疾病还没有蔓延起来。不过,霍乱本来就是一种少见的疾病,在1830年以前也许只限于恒河三角洲地带,在1830年左右才突然扩展到欧洲、美洲和非洲。我们需要一种更好的解释来说明美洲印第安人中O型血非常普遍这一让人迷惑的现象,特别是从印第安人的干尸中找到的证据表明,在哥伦布到达美洲之前,印第安人里有不少是A型或B型血的。这看上去几乎像是有一种西半球特有的生存压力使得A型和B型从人群里很快消失了。有些迹象表明原因也许是梅毒,这似乎是一种在美洲一直存在的病(在医学史的圈子里这仍然是被激烈争论的一个观点,但事实是,在1492年以前的北美人骨骼里就可以发现梅毒的损害,而在1492年以前的欧洲人骨骼里则没有)。O型血的人与其他血型的人相比,似乎对梅毒的抵抗力更强。
现在我们来考虑一下一个很奇怪的发现,在血型与对霍乱的抵抗力之间的关系被揭示之前,这个发现是很令人不解的。假设你是一个教授,如果你让四个男人和两个女人都穿棉质的T恤衫,不许用香水和除味剂,在两个晚上之后还必须把T恤衫脱下来交给你,可能有人要嘲笑你有那么一点点性变态。如果你还请121位男人和女人来闻这些脏T恤衫的腋窝处并把它们按照对自己多么有吸引力来排个顺序,那么说婉转一点也是你这人太古怪。但是真正的科学家是不会感到尴尬的。克劳斯·维得坎德(ClausWedekind)和桑德拉·菲里(SandraFüri)'当代瑞士生物学家。——译者注'就做了这么一个实验,结果他们发现,男人和女人都最喜欢(或最不讨厌)另外一个性别里与自己在基因组成上区别最大的那个成员的体味。维得坎德和菲里研究了六号染色体上的MHC基因群,它们是免疫系统用来定义什么是自我和用来识别寄生物和入侵者的。它们是可变性非常大的基因。如果其他条件都一样,那么,一只母老鼠会喜欢MHC基因与她自己区别最大的公老鼠,这是她通过闻他的尿来确定的。就是在老鼠身上的这个发现点醒了维得坎德和菲里,让他们想到,我们自己可能也仍然保有这样的能力,根据对方的基因来选择配偶。只有正在服用避孕药片的妇女才没有能够在闻T恤衫的实验中表现出对与己不同的MHC基因型的兴趣。但是我们知道避孕药片能够影响人的嗅觉。就像维得坎德和菲里说的:“没有一个人让所有的人都觉得好闻,关键在于是谁在闻谁。”
在老鼠身上的实验被一直用远系繁殖来解释:母老鼠是在试图找到一个基因很不同的公老鼠,这样她才能生下基因变化较多的孩子,因而不会有近亲繁殖所造成的疾病。但是,也许她——还有那些闻T恤衫的人——是在做一件知道了血型的故事之后才能理解的事。记住,在霍乱期间寻找性伴侣的时候,一个AA型的人找到一个BB型的人才是最理想的,这样他们的所有孩子都会是对霍乱有抵抗力的AB型。如果同样的机制在其他基因与其他疾病那里也有作用——而且,MHC基因群又似乎是抵抗疾病的最主要地点——那么,被基因组成与自己正相反的人所吸引,就是有显见优势的事情了。
人类基因组计划是建立在一个谬见上的。根本就没有一个“人类基因组”,在时间和空间上,都无法定义这么一个东西。在遍布于23条染色体上的几百个位点上,有着一些在每个人之间都不一样的基因。没有人可以说A型血是“正常”的而O型、B型和AB型是“不正常”。所以,当人类基因组计划发表了一个“典型”的人类基因组的时候,在九号染色体上的这个血型基因的序列应该是什么样子呢?这个计划公布的目标是发表平均的或具有“共性”的299个人的基因组。但是这在ABO基因这里就失去意义了,因为它的功能很重要的一条就是它不能够在每个人体内都一样。变化是人类基因组内在与不可分割的一部分,其实,对于任何其他基因组也是一样。
在1999年这一个特定的时刻,给基因组拍一张快照,并且相信这代表了一幅稳定和永久的图像,这也是不对的。基因组是在变化的。基因的不同形式被疾病的起伏驱动着,它们在人群里的普遍性也在起伏。人类有一个很值得遗憾的倾向,就是夸大稳定性的作用,太过相信平衡。实际上,基因组是不断变化的动态图景。过去,生态学家相信过所谓的“高峰”植被——英国的橡树、挪威的枞树。他们现在已经学乖了。生态学与遗传学一样不是关于平衡态的学科,它们是关于变化的学科。变化,再变